Der Elektrolyt-Kondensator in der Praxis
Bei einem Elektrolyt-Kondensator wird die Oberfläche der Anode durch einen chemischen Ätzprozess aufgerauht und somit vergrößert. Die gesamte Anodenoberfläche ist mit einer Flüssigkeit bedeckt. Sie verbindet elektrisch die Anode mit dem Dielektrikum.
Die Flüssigkeit muss daher eine hohe elektrische Leitfhigkeit haben. An der positiv geladenen Anodenseite bildet sich, in Verbindung mit Sauerstoff, durch Ionenwanderung eine dünne Oxydschicht. Die Flüssigkeit wird zum Elektrolyten, daher auch der Name Elektrolyt-Kondensator. Ein Elektrolyt-Kondensator ist somit auch immer elektrisch gepolt.
Eine ESR-Messung mit den Multifunction-Tester LCR T7 von JOY-IT an einem 10mF-Elektrolytkondensator
Der flüssige Elektrolyt unterliegt mit der Zeit einer natürlichen Austrocknung, die mit steigender Temperatur sogar noch beschleunigt wird. Darum altert ein Elektrolytkondensator auch mit der Zeit. Bei höheren Betriebstemperaturen wird der Alterungsprozess beschleunigt.
In der Praxis zeigt sich, wann ein Elko ausgetauscht werden muss.
Bei gelegentlicher Nutzung des Elkos können mitunter Jahre vergehen bis sich eine Änderung bemerkbar macht.
Hingegen bei modernen Schaltnetzteilen, die mit einer höheren Taktfrequenz als 100Hz arbeiten, ist der Elko einer vermehrten Welligkeit unterworfen. Je grösser nun der innere Serienwiderstand (ESR) ist, desto wärmer wird auch der Elko im Betrieb. Damit wird auch der Austrocknungsprozess des Elektrolyten beschleunigt.
Nach der Betrachtung und Auswertung der vielfältigen Kurven unterschiedlicher Datenblätter bei mehreren Elkos komme ich zu dem Schluss:
Wird ein Elko nur gelegentlich betrieben, reicht ein Elko mit einer angegebenen inneren Temperatur von maximal 85°C aus. Der ESR-Wert spielt dabei erst Mal keine grosse Rolle.
Will man hingegen eine Schaltung entwerfen, die mit einer höheren Taktfrequenz als 100Hz arbeitet, sollte man von vornherein auf einen geringeren ESR und auch auf eine höhere innere Kerntemperatur, also hier 105°C, bei entsprechenden Betriebsstunden von 2000h bis 5000h achten.
Erst bei einem mehrjährigen Betrieb einer Schaltung werden sich Unterschiede der betreffenden Elkodaten bemerkbar machen.
Weitere Informationen findet man u, a. bei WIKIPEDIA unter den Begriff:
"Elektrolytkondensator" https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrolytkondensator
Quelle: eigene